JP2501649Y2 - 内燃機関の動弁機構 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、内燃機関の動弁機構に関する。

〔従来の技術および問題点〕

従来、エンジンの高出力化を図るため、１つの気筒に
対して吸排気弁をそれぞれ例えば２個以上設けた構成が
知られている（実開昭61−122307号公報、実開昭61−49
121号公報）。この場合、特開昭60−125708号公報に開
示されているように、燃焼室の上部を半球形に成形する
とともに、バルブステムをカムシャフトの軸線に直交す
る平面に対して傾斜して設け、これにより、バルブ傘径
を大きくとってエンジン出力をさらに上昇させることが
できる。ところがこのようにバルブステムが傾斜した構
成において、バルブリフタは、その軸線がカム面に対し
て直角に定められるため、バルブステムの軸線に対して
は傾斜することとなり、したがって、バルブリフタ内に
おけるバルブスプリングの配置に制約が生じ、バルブス
プリングとバルブリフタが干渉するおそれがある。一
方、バルブリフタの軸線をバルブステムの軸線に合致さ
せるとともに、バルブリフタの軸線をカム面に対して直
角に定めるべく、たとえば特開昭61−8415号公報に記載
されているように、カムとしてテーパカムを設けること
も可能である。しかしこの場合、特に、吸排気弁がそれ
ぞれ複数設けられる動弁系においてはカム間の距離が短
いため、砥石を往復動させる通常の加工方法によっては
テーパカムの製造が困難であるという問題がある。

なお、実開昭61−149704号公報には、バルブリフタの
頂面を凹状曲面に成形した構成が開示されている。

本考案は、バルブスプリングがバルブリフタに干渉す
るおそれがなく、またテーパカムを設ける必要のない動
弁機構を提供することを目的としてなされたものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は、従来技術における上記の問題点を解決する
ための手段として、少なくとも１本のバルブステムがカ
ムシャフトの軸線を直交する平面に対して傾斜して設け
られた内燃機関の動弁機構において、カムと上記バルブ
ステムとの間に設けられるバルブリフタの軸線を、上記
バルブステムの軸線に一致させ、かつ、上記バルブリフ
タの上面と上記カムとの間に、上記カムとの摺接面を球
面形状に成形したシムを介在させるとともに、上記カム
を、上記シムの中心から偏心した部位において上記シム
に対して摺接させることを特徴とする内燃機関の動弁機
構を提供する。

〔作用〕

本考案の動弁機構においては、少なくとも１本のバル
ブステムがカムシャフトの軸線と直交する平面に対して
傾斜して設けられているので、バルブ傘径を大きくとっ
てエンジンの出力を上昇させることができるが、バルブ
リフタの軸線をバルブステムの軸線と一致させているの
で、バルブリフタとバルブスプリングの干渉の問題が生
じる恐れがないし、テーパカムでない普通の形状のカム
が使用されているので、カムの製造も容易になる。

そればかりではなく、本考案においてはバルブリフタ
の上面とカムとの間に上面を球面形状に成形したシムを
介在させており、このシムの中心から偏心した部位にカ
ムを摺接させているので、シムはカムと摺接することに
よって回転力を受けて、バルブリフタを伴って回転す
る。それによってバルブも回転するので、バルブと弁座
との局部的な密着不良が生じなくなる。

シムとバルブリフタの上面との間には自然に潤滑油が
侵入して潤滑油膜が形成されるが、この潤滑油膜の厚さ
は、カムが当接している偏心した部位の付近で薄くなる
と共に、カムが当接している部位から遠いところで厚く
なる傾向がある。そのため、カムが当接している部位に
近いところでは、シムとバルブリフタの上面との間から
潤滑油が押し出される一方、カムが当接している部位か
ら遠いシムの大部分の周囲では、シムとバルブリフタの
上面との間へ潤滑油が吸入されるというようにして、バ
ルブリフタの上面に対するシムの微小な運動が、潤滑油
を局部的に強制循環させる作用をしているものと考えら
れる。

従って、シムの周囲の大部分からバルブリフタの上面
との間へ吸入されることによって集められた潤滑油は、
カムが当接している部位に近いところでそれらの間から
強制的に押し出されるときに、カムと球面形状をしたシ
ムとの摺接面へ集中的に供給され、点接触箇所を形成す
る摺接面に毛細管現象によって吸入されることにより、
摺接面を絶えず潤滑するようになるので、カムとシムの
摺接面の摩耗を防止することができる。

〔実施例〕

以下図示実施例に基いて本考案を説明する。

第２図は５バルブエンジンの１つの気筒におけるシリ
ンダヘッドを下から見た図である。プラグ孔10は燃焼室
の中央に形成され、第１、第２および第３の吸気弁20,3
0,40と第１および第２の排気弁50,60は、それぞれプラ
グ孔10から等距離の部位に設けられる。図中、吸気弁2
0,30,40は、プラグ孔10を通る中心線Ｃの左側に、また
排気弁50,60は中心線Ｃの右側に位置する。

燃焼室の上部は上方に突出する半球状を呈し、第３図
に示すように、吸気弁20,30,40のバルブステムの軸線2
1,31,41と排気弁50,60のバルブステムの軸線51,61は、
燃焼室から放射状に延びる。インテークカムシャフトの
軸線71とエキゾーストカムシャフトの軸線81は相互に平
行であり、第２図に示す中心線Ｃに沿って延びる。各吸
気弁の軸線21,31,41はインテークカムシャフトの軸線71
と交差し、軸線31,71のなす角Ｐは約90°であるが、軸
線21,71のなす角Ｑと軸線41,71のなす角Ｒは90°よりも
大きい。すなわち、第２の吸気弁30の軸線31は軸線71に
対して直交するが、第１および第３の吸気弁20,40の軸
線21,41は軸線71に直交する平面に対して傾斜する。一
方、各排気弁の軸線51,61はエキゾーストカムシャフト
の軸線81に対して直交する。

第１図は第１、第２および第３の吸気弁20,30,40を示
す。この図に示すように、各吸気弁20,30,40を開閉駆動
するカム72,73,74は、それぞれ通常のカムであり、テー
パカムではない。第３図を参照して述べたように、中央
に位置する第２の吸気弁30のバルブステム32はカムシャ
フト70の軸線に対して垂直に延び、第２の吸気弁30の両
側に位置する第１および第３の吸気弁20,40のバルブス
テム22,42は、カムシャフト70の軸線に垂直な平面に対
して傾斜して延びる。なお、11は燃焼室を示す。

第２の吸気弁30について説明すると、バルブリフタ33
は有底筒状を有し、カム73とバルブステム32との間に設
けられる。バルブリフタ33の内壁面中央に形成される突
起34はバルブステム32の上端部に支持され、すなわちバ
ルブリフタ33の軸線はバルブステム32の軸線31に一致す
る。バルブリフタ33の上面に設けられるシム35はカム73
に係合する。シム35は円板状を呈し、その上面は平面で
ありカム73に線接触する。バルブスプリング36は、バル
ブステム32の上端部に固定されたリテーナ37と図示しな
いシリンダヘッドの支持部との間に設けられ、吸気弁30
を常時上方へ、すなわちシム35がカム73に当接する方向
へ付勢する。

これに対し、第１および第３の吸気弁20,40のバルブ
リフタ23,43は、第２の吸気弁30のバルブリフタ33とは
異なる構成を有する。第１の吸気弁20について説明する
と、有底筒状を有するバルブリフタ23は、その内壁面中
央に形成された突起24を介してバルブステム22の上端部
に支持され、またバルブリフタ23の円筒状外周壁はバル
ブステム22に平行に延び、すなわちバルブリフタ23の軸
線はバルブステム22の軸線21に一致する。シム25は円板
状を有し、その上面は上方に突出する球状曲面である。
このシム25に係合するカム72は、テーパカムではなく通
常のカムであり、シム25に対して、軸線21から第２の吸
気弁30側に偏心した部位Ｓにおいて点接触する。バルブ
スプリング26およびリテーナ27は第２の吸気弁30のそれ
と同様な構成を有する。

第３の吸気弁40のバルブステム42は、第１の吸気弁20
のバルブステム22とは反対側に傾斜しており、またバル
ブリフタ43およびシム45は第１の吸気弁20のバルブリフ
タ23およびシム25と同様な構成を有する。すなわちバル
ブリフタ43は突起44を介してバルブステム42の上端部に
支持され、バルブリフタ43の軸線はバルブステム42の軸
線41に一致する。シム45の上面は上方に突出する球状曲
面であり、カム74は軸線41から第２の吸気弁30側に偏心
した部位Ｔにおいてシム45に点接触する。バルブスプリ
ング46およびリテーナ47は第１の吸気弁20と同様であ
る。

第４図はシリンダヘッド90を上から見た図である。こ
の図から理解されるように、このエンジンは４気筒エン
ジンであり、４個のプラグ孔10を有する。各気筒におい
て、第１、第２および第３の吸気弁の各バルブリフタ2
3,33,43は円弧状に配置され、それらのバルブリフタ23,
33,43の間隔ａと、隣接する気筒のバルブリフタとの間
の間隔ｂとは相互に等しく定められる。一方、排気弁の
バルブリフタは直線状に配置される。

以上のように本実施例は、バルブリフタ23,33,43がバ
ルブステム22,32,42と同軸上に配設されているものであ
るから、バルブスプリング26,36,46はバルブリフタに干
渉することはなく、バルブ20,30,40は常に確実に開閉動
作を行なう。また第１および第３の吸気弁20,40におい
て、シム25,45の上面は球面形状を有し、カム72,74は軸
線21,41から偏心した部位S,Tにおいて点接触する。した
がって、第１および第３の吸気弁20,40は、カム72,74の
回転により、シム25,45やバルブリフタ23,43とともに、
それぞれ軸線21,41の周りにモーメントを受け、開弁毎
に少しずつ回転する。このため、吸気弁と弁座の局部的
な摩耗あるいはカーボンデポジット等による密着不良が
防止され、吸気弁の確実な閉弁が保証される。

また、シム25,45とバルブリフタ23,43の上面との間に
は自然に潤滑油が侵入して潤滑油膜が形成されるが、こ
の潤滑油膜の厚さは、カム72,74が当接しているシム25,
45の偏心した部位S,Tの裏面付近で薄くなると共に、部
位S,Tの裏面付近から遠いところで厚くなる傾向があ
る。従って、部位S,Tの裏面に近いところでは、シム25,
45とバルブリフタ23,43の上面との間から潤滑油が押し
出される一方、部位S,Tの裏面付近から遠いところで
は、シム25,45とバルブリフタ23,43の上面との間へ潤滑
油が吸入されるというように、バルブリフタ23,43の上
面に対するシム25,45の微小な運動が、潤滑油を局部的
に強制循環させる作用をしていると考えられる。

そのため、シム25,45の周囲の大部分からバルブリフ
タ23,43の上面との間へ吸入されることによって集めら
れた潤滑油は、カム72,74が当接している部位S,Tに近い
ところでそれらの間から強制的に押し出されるときに、
カム72,74とシム25,45との摺接面へ集中的に供給され、
部位S,Tにおいて点接触している摺接面間に毛細管現象
によって吸入されることにより、部位S,Tに良好な油膜
が形成されて、摺接面を絶えず潤滑するようになるの
で、カム72,74とシム25,45の摺接面の摩耗が防止され、
吸気弁のスムーズな開閉動作が確保される。さらに本実
施例は、シム25,45の上面を球面形状に成形したため、
カム72,73,74としてテーパカムを設ける必要がなく、し
たがって、各カムが相互に近接して設けられるのにも拘
らず、カムシャフト70の製造が容易となる。

〔考案の効果〕

本考案によれば、従来技術のようにバルブスプリング
がバルブリフタに干渉するおそれが回避されるととも
に、他の従来技術のようにカムの表面をテーパ面に成形
する必要がなくなるので、カム及びカムシャフトの成
形、加工が容易になる。また、カムの表面をテーパ面と
しなくても、開弁中にバルブがシムやバルブリフタと共
に少しずつ回転するため、バルブと弁座の局部的な密着
不良が生じるおそれがなくなる。さらに、シムの運動に
よってバルブリフタの上面に局部的な潤滑油の強制循環
が生じて、潤滑油が集中的にカムとシムとの摺接面に供
給されることから、カムとシムとの摺接面における摩耗
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す断面図、 第２図は吸排気弁の配置を示す平面図、 第３図は吸排気弁の軸線とカムシャフトの軸線の位置関
係を示す斜視図、 第４図はシリンダヘッドを示す平面図である。 21,31,41…バルブステムの軸線、22,32,42,バルブステ
ム、23,33,43…バルブリフタ、25,35,45…シム、70…カ
ムシャフト、71…カムシャフトの軸線、72,73,74…カ
ム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０１Ｌ 1/32 Ｆ０１Ｌ 1/32 Ｄ

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも１本のバルブステムがカムシャ
   フトの軸線と直交する平面に対して傾斜して設けられた
   内燃機関の動弁機構において、カムと上記バルブステム
   との間に設けられるバルブリフタの軸線を、上記バルブ
   ステムの軸線に一致させ、かつ、上記バルブリフタの上
   面と上記カムとの間に、上記カムとの摺接面を球面形状
   に成形したシムを介在させるとともに、上記カムを、上
   記シムの中心から偏心した部位において上記シムに対し
   て摺接させることを特徴とする内燃機関の動弁機構。